【2019年整理】稀土永磁材料

1、稀土钕铁硼永磁材料 一、 钕铁硼永磁材料的牌号与性能 钕铁硼是金属钕、铁、硼和其它微量金属元素构成的合金磁体，是目前磁性最强的稀 土永磁，有高的磁能积和良好的矫顽力。烧结钕铁硼永磁材料按磁极化强度矫顽力大小分 为低矫顽力N、中等矫顽力M、高矫顽力H、特高矫顽力SH、超高矫顽力EH、极高矫顽 力UH、以及AH等产品，共7类，其中每类产品按最大磁能积大小划分为若干牌号，表 1 是参照国内钕铁硼生产厂家产品标准，汇总列出的永磁材料的牌号与性能及其应用。 表1烧结钕铁硼永磁材料的牌号与性能及其应用 系列J -一- -二二 三 四 五 六 七 分类标准 牌号 N系列 M系列 H系列 SH系列 UH系列

2、EH系列 AH系列 矫顽力 （kOe） 低矫顽力 中等矫顽力 高矫顽力 特高矫顽力 超高矫顽力 极高矫顽力 特 性 羽2 羽4 羽7 丝0 淳5 渕0 冯3 工作温度 80 C 100 C 120 C 150 C 180 C 200 C 220 C 25 25AH 磁能积标称 28 28EH 28AH 30 N30 30M 30H 30SH 28UH 30EH 30AH 33 N33 33M 33H 33SH 30UH 33EH 值 （ 35 N35 35M 35H 35SH 33UH 35EH MGs（ ） Oe 38 N38 38M 38H 38SH 35UH 38EH 40 N40 40

3、M 40H 40SH 38UH 42 N42 42M 42H 42SH 40UH 45 N45 45M 45H 45SH 48 N48 48M 48H 50 N50 50M 52 N52 核磁共振 高性能磁 电梯曳引 1兆瓦极风力发电机 EV/HEV （电动/混合动 成像设备、 选机、消费 机、直线电 2电梯曳引机 力）汽车、 主 磁选机、 类电子产 机、磁悬浮 3伺服电机 节能石油抽油机 要 应 用 VCM （硬盘 品 4节能环保空调压缩电机 领 域 驱动器音 5 EPS （汽车电动助力转向系 圈电机） 统） 注：高性能钕铁硼永磁材料行业里一般指（磁能积+矫顽力）60以上的系列产品; 二、高

4、性能烧结钕铁硼磁体的成分设计与性能 钕铁硼永磁材料是以金属间化合物 RE2Fei4B为基础的永磁材料。主要 成分为稀土（ RE）、铁（Fe）、硼（B）。其中稀土 Nd为了获得不同性能可用 部分镝（Dy ）、镨（Pr）、钆（Gd ）、钦（Ho）、铽（Tb ）等其它稀土金属替代， 铁也可被钻（Co）、铝（AI）、铜（Cu）、铌（Nb）、镓（Ga、锆（Zr、等其 它金属部分替代，见表2,硼的含量较小，但却对形成四方晶体结构金属间化 合物起着重要作用，使得化合物具有高饱和磁化强度，高的单轴各向异性和高 的居里温度。 过去，由于国内钕铁硼企业与国外相比性能相差比较大，比较重视技术 进步，把性能提高看作企

5、业发展的关键，但是到今天，钕铁硼骨干企业基本在 性能上都能做到 N45、45M、42H、40SH 、35UH、32EH 等（有些企业甚至 可以做到 N50 、48M 、45H 、38UH 、35EH 等），因此现在的关键是“性能稳定、 产品内在品质好、交货及时、成本最低”，要达到上述几点，产品配方设计时必 须优化合金成分， 合理地添加某些元素 （尽量减少高价格元素 的添加量，并用低价元素 替代部分高价元素的合金元素 配比），降低稀土钕含量 , 用低成本配比的原料生产出高矫顽力、高使用温度 的耐热烧结 NbFeB 永磁体，产品的高性能化研发和成分设计成为企业生产发 展的重要一环。 表 3: 合金

6、元素添加量一览表 、 序号 类另U 元素 备注 1 Nd的取代元素 Dy、Pr、Ho、Gd、Ce、La 改善矫顽力，又能保证磁 体具有较高的磁能积 2 Fe取代元素 Co、Ni、Cr、Al 3 提高矫顽力的合金元素 Dy、Tb、Nb、Ga、Al、Sn、Mo、Zr、Ti 改善矫顽力，又能保证磁 体具有较高的磁能积 4 提高工作温度的合金元素 Co、 Ga、 Sn、Si、 Ga、 Nb、W 系列 -一- -二二 三 四 五 六 七 添加元素添加量 N系列 M系列 H系列 SH系列 UH系列 EH系列 AH系列 Dy 含量 有效提高合 金的矫顽力 及其温度稳 定性 00.5% 01% 02% 14.

7、5% 36% 410% Co 10%，明显提高合金的居里温度， Nb 提高矫顽力的主要原因是抑制晶粒生长， 细化晶粒，隔离晶粒耦合。 0.022%,（铝、铌、镓、钛、钨、钼）有效提高合金的矫顽力及其温度稳定性 表4: 不同 产品 的成 分配 料单 系列 牌号 组份含量% RE B Fe TM （Co、Al、Cu、 Ni、 Ga、Mo） M系列 35M 2831 0.51 6770 2.8 38M 3133 0.51 6567 2.8 H系列 35H 2932 0.51 6468 2.8 38H 3235 0.51 6266 2.3 SH系列 35SH 3134 0.61.2 6064 1.03

8、.3 38SH 3336 0.61.2 5962 1.03.3 UH系列 30UH 3336 0.71.3 6063 3.0 33UH 3639 0.71.3 5760 3.0 三钕铁硼永磁材料的制备工艺 烧结钕铁硼永磁材料采用粉末冶金方法制造，工艺流程如下：原材料配比一真空熔炼 一铸锭一破碎制粉一磁场取向成型一等静压一烧结回火热处理一机加工与表面处理，根据 设备选定又有普通和（SC+HD）两种工艺：普通工艺（普通铸锭、粗中细破碎、气流磨、垂 直磁场成型（TDP）、冷等静压（CIP）、三段烧结）生产烧结钕铁硼磁体，磁性能一致性差；快 冷厚带（SC）/氢破碎（HD）/一次磁场成型工艺生产钕铁硼烧

9、结磁体，密度高，剩磁和磁 能积高、矫顽力高。相同的成分用以上两种工艺制备合金，磁体的性能差异较大，后者的 磁体各项性能明显优于以普通铸锭为原料制备的磁体。由于国内稀土永磁生产装备的更新 和发展，使得高性能钕铁硼的稳定生产得以实现。 原材料纯度一定的前提下，生产工艺决定了磁体的性能。每一个工艺环节对磁体的最 终磁性能都有较大的影响。制备磁体过程中富 Nd相均匀分布可提高磁体密度；单晶粉末有 利于提高取向度，进而提高剩磁和磁能积；磁体晶粒细小均匀可提高娇顽力 1、熔炼铸锭生产工艺 合金铸锭的显微组织对于后续工艺的制粉环节、磁场取向成型环节、坯料烧结过程 都有重要的影响，并进而影响到烧结钕铁硼磁体的

10、性能。合金铸锭理想的显微组织应是 无a Fe存在，且Nd2Fei4B主相晶粒细小，富Nd相分布均匀。 表5熔炼铸锭工艺对比 不同工艺 铸锭质量 特点 真空感应炉 难以完全抑制a Fe枝狀晶的出现 :工艺非常不稳定，不适合工业化批量生产 双相合金法 主相和液相分别熔炼 工艺复杂，不适合大批量的工业生产 SC鳞片技术 很好的抑制a Fe的析出，且鳞片 的粉碎性很好，冋时鳞片技术改善 了富钕相的分布 适合大批量的工业生产，生产磁性能优异 的钕铁硼磁体 2、制粉工艺 钕铁硼粉末晶粒细小均匀是获得理想矫顽力重要条件之一。高性能烧结磁体要求 气流磨制备的粉末平均粒度为2. 8-3. 2 口，粒径分布窄、氧

11、含量低，颗粒形状对磁体 的取向度和烧结工艺有着重要的影响。表 6是普通铸锭、粗中细破碎、气流磨制粉与氢 破碎+气流磨制粉的结果对比。制粉时要加入润滑剂和抗氧化剂，惰性气体保护，有效 地降低氧含量，提高了磁体的润滑效果，增加磁体的取向度。 表6两种制粉工艺的对比 不同工艺 特点 机械破碎+气流磨 制粉 严重破坏了合金的主相晶粒结构，粉末粒度分布较宽、表面粗糙、活性大， 烧结时磁体晶粒容易长大，无法制备咼性能的磁体。 HD工艺+气流磨制 粉 粉末粒度分布集中，表面光滑、活性低，烧结时磁体晶粒不易长大，用于 制造高性能的磁体；减少设备磨损。 3、成型工艺 烧结钕铁硼磁体成型时的取向度影响磁体的矫顽力、剩磁和磁能积，磁场成型有两次 成型TDP （垂直磁场成型）+CIP （冷等静压）和一次成型两种工艺，其中又因生产装备的 不同，分为以下几种： 表7 工艺分类 特点 1湿压成型技术 粉浆不易氧化较高取向度晶粒尺寸小粒径均匀磁体性能高 2脉冲磁场取向 提高主相颗粒的取向度和粉末的松装密度 3橡皮模压技术 橡皮模等静压中压缩，磁体取向度和剩磁高 4近终成型磁场压机 异形磁体，一次成型节省原料和后续加工工序 成型过程中称量粉末时，要避免粉末氧化，尽量缩短该过程的时间并在